王有康的数控恒流源的设计
数控直流恒流源的设计 (附外文翻译)
数控直流恒流源的设计摘要直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。
本文介绍了采用AT89C51单片机为主控制器，通过键盘来设置直流恒流源的输出电流，并由数码管显示电流设定值的数控直流恒流源。
本系统由单片机程控设定数字信号经过D/A转换器输出模拟量，再经过V/I转换电路的转换输出不同的电流。
输出电流范围为10～100mA，电流设置步进为1mA，输出电流调整率≤2%。
本文主要分析了数控直流恒流源系统的设计需求，阐述了数控直流恒流源的软硬件的设计原则，介绍了数控直流恒流源各模块电路的功能及设计思路，完成了数控直流恒流源系统的全部设计，给出了完整的电路图和程序。
本文设计的重点是单片机主控系统和D/A转换电路，设计的难点是高线性、高稳定度的电压/电流转换电路（V/I转换电路）。
测试结果表明，本系统能满足需要高稳定度的小功率直流恒流源领域的应用要求。
关键词数控恒流源 V/I转换ABSTRACTNumerical control DC constant current source is to provide a stable DC power devices, and equipment for scientific experiments debugging necessary equipment. This paper instructed the numerical control DC constant current source which makes use of the AT89C51 version single chip microcontroller is the main controller in this system, while the set value and the real output current can be displayed by LED. In this system, the digitally programmable signal from Single Chip Micro controller is converted to analog value by D/A converter, and then transited by voltage/current converter circuit, so adjustable output different current. Output current range of 10~100mA, current set of 1mA step, the output current adjustment rate of less than 2%.This paper analyzes the numerical control DC constant current source system design needs, expounded numerical-controlled DC constant current source of the hardware and software design principles, instructed the numerical-controlled DC constant current source circuit of the module function and design ideas, completed the numerical-controlled DC current source of all design, and the circuit is complete and procedures. This paper focuses on the design of the control system microcontroller and D/A Conversion Circuit, The difficulty in the design of high linearity, high stability of the voltage/current converter circuit (V/I Conversion Circuit). The test results have showed that it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.KEY WORDS numerical control constant current source V/I convert目录前言 (1)第1章系统总体设计 (2)1.1 系统设计任务与要求 (2)1.1.1 系统设计任务 (2)1.1.2 系统设计要求 (2)1.2 重点研究内容与实现方法 (2)1.2.1 重点研究内容 (2)1.2.2 实现途径及方法 (3)1.3 系统总体方案设计 (3)1.3.1 主控模块 (3)1.3.2 键盘与显示模块 (4)1.3.3 恒流源模块 (4)1.3.4 存储器扩展模块 (4)1.3.5 电源模块 (5)1.3.6 系统原理框图 (5)第2章系统硬件各功能模块的设计 (6)2.1 主控模块的设计 (6)2.1.1 AT89C51单片机简介 (6)2.1.2 D/A转换电路的设计 (7)2.1.3 恒流源电路的设计 (9)2.1.4 数据存储器的扩展 (10)2.1.5 系统资源分配 (11)2.2 人机接口的设计 (12)2.2.1 键盘的设计 (12)2.2.2 显示电路的设计 (14)2.3 系统抗干扰设计 (15)2.3.1 看门狗电路的设计 (15)2.3.2 电源供电系统的设计 (16)2.3.3 基准电压的设计 (17)第3章控制软件的设计 (19)3.1 主程序的设计 (19)3.1.1 读写EEPROM子程序的设计 (19)3.1.2 键盘处理子程序的设计 (20)3.1.3 D/A转换子程序的设计 (20)3.2 键盘中断服务程序的设计 (21)3.3 显示中断服务程序的设计 (21)3.1.1 正常显示程序模块 (21)3.1.2 闪烁显示程序模块 (21)第4章系统调试 (28)4.1 硬件仿真调试 (28)4.2 软件的调试 (31)4.3 数据测试及误差分析 (35)第5章结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录1：电路原理图 (44)附录2：源程序 (48)附录3：英文原文 (62)附录4：中文译文 (69)前言直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。
数控恒流源实验报告设计
数控恒流源实验报告设计摘要：本系统是以msp430单片机为控制器,由矩阵键盘、液晶显示器、D/A转换电路、恒流源电路、电流采样电路及直流稳压电源电路组成的数控恒流源实验电路。
该电流源具有输出电流稳定、可调范围输出电流与输入电压呈线性关系的特点。
系统基本工作原理为：键盘设定直流电源的输出电流，单片机通过D/A转换电路控制恒流源的输入电压，由于恒流源输入电压与负载电流的线性关系且负载电流只随输入电压变化而变化从而实现数控恒流的目的，另外单片机通过电流采样电路及A/D转换回检负载电流并通过液晶将采样电流值显示出来。
最后经实验验证，本系统输出电流稳定，不随负载变化而变化。
关键字：键盘、D/A、恒流源、采样电路、A/D一、方案论证与比较1.1直流稳压电源方案一：采用单极开关电源，由220V交流整理后，经开关电源稳压输出。
该方案的优点是电路效率高，但是此方案产生的直流纹波和干扰比较大，而且开关电源结构复杂。
方案二：采用交流电压经桥式电路整流滤波输出，直接进入稳压电路。
此方案的优点是电路简单、容易实现、方便调试，只是该方案功率损耗较大，但是在小型非连续工作系统中这些功耗可以承受。
综合考虑，选择方案二。
1.2恒流源模块方案一：由运算放大器、大功率场效应管、采样电阻、负载电阻等组成恒流源。
此方案既能满足输出电流达到2A的要求，也能较好地实现电压近似线性控制电流。
方案二：可通过由集成稳压器构成开关恒流源来构成恒流电路。
通过三端集成稳压器可构成开关稳压源。
当把电阻设为一定值时，当回路中负载发生变化时可有集成稳压器进行自动补偿从而使输出电流保持不变，但此电路带负载能力及调节精度存在一定难度。
综合考虑，本系统采用了方案一。
集成稳压器构成的开关恒流源电路图如下：二、系统设计2.1系统方案设计本系统以直流电流源为核心，msp430单片机为控制器，通过矩阵键盘来设置直流电源的输出电流，由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换模块输出模拟量，控制直流电流源的输入电压，随着输入电压的变化而输出不同的电流，设置步进等级可达1mA。
数控直流恒流源设计报告
数控直流恒流源设计报告本系统以直流电流源为核心，AT89s52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由液晶显示电流设定值和实际输出电流值。
本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器（tlv5618）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。
单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转换后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数字量形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。
实际测试结果表明，本系统能有效应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域关键字压控恒流源智能化电源闭环控制设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个数控直流电流源。
输入的交流电压220～240V,50Hz；输出的直流电压≤10V。
其原理示意图1如下所示。
图1 设计任务示意图1.2技术指标基本要求：（1）要求电压输出范围：200～2000mA；（2）可设置并输出电流给定值，要求输出电流和给定电流的偏差的绝对值≤给定值的1%+10mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流的变化的绝对值≤ 输出电流的1%+10mA；（5）纹波电流≤ 2mA；（6）自制电源。
发挥部分：（1）输出电流范围为20~2000mA，步进为1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置（可同时或交替显示电流的给定值或实测值），测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤ 输出电流的0.1%+1mA；（4）纹波电流≤0.2mA;（5）其他。
2．方案比较与论证2.1.1各种方案比较与选择方案一：采用中小规模集成电路构成的控制电路。
由三段可调式集成稳压器构成的恒流源。
2017毕业论文-数控恒流源的设计
2017毕业论文-数控恒流源的设计2017毕业论文-数控恒流源的设计兰州工业高等专科学校毕业论文摘要恒流源,是一种能够向负载提供恒定电流的电源。
恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。
本文设计了一种基于单片机控制的数控直流恒流源。
该恒流源以AT89S52为控制核心，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器OP07和达林顿管TIP122构成恒流源的主体，配以高精度采样电阻及12位D/A芯片MAX532、16位A/D芯片AD7715，完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制。
人机接口采用4×4键盘及LED数码管显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能。
在软件设计上采用增量式PID控制算法，即数字控制器的输出只是控制量的增量。
该系统已基本达到预期的设计目标，具有功能强、性能可靠、体积小、电路简单的特点，可以应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域。
关键词：恒流源；AT89S52；PID控制算法；数字控制。
The abstract Constant current, is one kind can provide theconstant current to the load the power source.The constant current application scope is extremely widespread, and in many situations is essential.This article has designed one kind the numerical control cocurrent constant current which controls based on the monolithic integrated circuit. This constant current take AT89S52 as the control core, has used operational amplifier OP07 and Darington which Gao Gongmu the rejection ratio low temperature floats manages the TIP122 constitution constant current the main body, matches by the high accuracy sampling resistance and 12 D/A chip MAX532, 16 A/D chip AD7715, has completed the monolithic integrated circuit to the output current real-time examination and the real-time control. The man-machine connection uses 4×4 the keyboard and the LED nixietube monitor, the control interface is direct-viewing, is succinct, has the good man-machine interaction es the increase type PID control algorithm in the software design, namely the digital controller output only is controls the quantity the increase. This system had achieved basically the anticipated design goal, has the function strongly, the performance reliable, the volume small, the electric circuit simple characteristic, may apply in needs the high stability the low power constant current domain. Key word: Constant current;AT89S52; PID control algorithm; Numerical control. 目录第1章绪论5 第2章系统的总体设计6 2.1 设计指标要求6 2.2 总体方案的选取及系统6 2.2.1 方案一：6 2.2.2 方案二：7 第3章系统的硬件设计8 3.1 单片机的功能介绍8 3.1.1 主要功能特性：8 3.1.2 引脚功能说明8 3.1.3 时钟电路及复位电路11 3.2 恒流源基本设计原理与实现方法13 3.2.1 引起稳定电源输出不稳定的主要原因13 3.2.2 恒流源的基本设计原理14 3.2.3 系统电源设计15 3.3 A/D 模块选择16 3.3.1 AD7715简介16 3.3.2 硬件电路设计18 3.4 D/A 模块选择19 3.4.1 MAX532简介19 3.4.2 硬件电路设计21 3.5 键盘接口电路设计22 3.5.1 键盘工作方式23 3.5.2 接口电路设计23 3.5.3 按键抖动及消除24 3.6 显示器接口电路设计25 第4章系统的软件设计27 4.1 控制算法27 4.2 软件流程图29 4.2.1 主程序流程图29 4.2.2 键盘中断子程序30 4.2.3 显示中断子程序31 第5章总结33 致谢34 参考文献35 附录A 总电路图36 第1章绪论恒流源,是一种能向负载提供恒定电流之电路。
数控恒流源的设计与实现
数控恒流源的设计与实现熊 建 (成都电子机械高等专科学校 四川 成都 610031)摘 要:恒流源在实际工程中是一种用途广泛的检测设备。
本设计基于AT89s51作为核心控制模块,通过D/A变换实现输出电流可调,采用精密运算放大器和达林顿管进行扩流,设计出了能精确输出20mA～2000mA数控可调直流恒流源。
关键词:AT89s51 恒流源 D/AAbstract:Const current s ource is a widely used detecti on facilities in engineering.This design is based AT89s51cli p as the core of contr ol,using D/A conversi on t o perfor m the trans2 fer of the out put current,adop ting p recise operati onal a mp lifier and Darlingt on transist or t o a m2 p lify the current.A t last W e designed the digital contr olled const current s ource with p recise out put fr om20mA t o2000mA.Key words:AT89s51 const s ource D/A中图分类号:T N710 恒流源是模拟系统中广泛使用的一种单元电路或测试平台,在实际工程中也有广泛的用途,是电导测量、开关电源、功放等场合不可替代的检测设备。
本文主要介绍了数控恒流源的硬件电路和软件设计,同时给出了系统测试结果,实现了在20mA～2000mA的电流范围内,电流恒定为1mA 的准确度。
1 硬件电路设计本系统的硬件部分主要包括三大部分:DA 和AD转换电路、恒流源电路和键盘电路。
毕业设计数控恒流源的设计
题目：数控恒流源系别：电子信息工程系专业：应用电子技术班级：姓名：学号：指导老师：完成时间：2006年3月目录摘要 (1)前言 (1)1系统原理及理论分析 (2)1.1单片机最小系统组成 (2)1.2系统性能要点 (2)1.3恒流原理 (3)2总体方案论证与比较 (5)3模块电路设计与比较 (5)3.1恒流源方案选择 (5)3.2反馈闭环方案选择 (7)3.3控制单元方案选择 (7)3.4电源方案选择 (7)3.5过压报警功能设计 (8)4软件设计 (9)4.1主程序模块 (9)4.2闭环比较子程序模块 (9)4.3电流设置子程序模块 (9)4.4键盘中断子程序模块 (9)4.5显示中断子程序模块 (9)5数据测试及分析 (14)5.1输出电流测试 (14)5.2步进电流测试 (15)5.3工作时间测试 (15)5.4负载阻值变化测试 (16)5.5纹波电流测试 (16)6结束语 (17)7致谢 (17)参考文献 (17)数控恒流源摘要：本系统以直流电流源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由数码管显示实际输出电流值和电流设定值。
本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD7543）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。
单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。
实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒流源的领域。
关键词：压控恒流源智能化电源闭环控制The Digital Controlled Direct Current SourceAbstract: In this system the DC source is center and 89S52 version single chip microcomputer (SCM) is main controller, output current of DC power can be set by a keyboard which step level reaches 1mA, while the real output current and the set value can be displayed by LED. In the system, the digitally programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD7543), then the analog value which is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the SCM system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by SCM so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed.The test results have showed that it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.Keywords: voltage-controlled constant current source, intelligent power; closed loop control前言随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能，价格，发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现数控恒流源是一种功能比较强大的电子元器件。
它能够为其他电子元器件提供稳定的电流输出，这对很多电子设备的正常运行起到了重要的保障作用。
在工业生产领域，尤其是半导体、电路板等领域，数控恒流源的应用相当广泛。
在本文中，我将介绍一种基于单片机的高性能数控恒流源，让我们一起来看看吧。
一、设计原理该数控恒流源主要由单片机、操作界面、甄别功放和恒流稳压器四部分组成。
单片机和操作界面相连，利用程序控制电流的大小，同时可以显示电流大小和一些操作信息。
甄别功放是用来放大输出电流的，而恒流稳压器则是保证输出电流的稳定性。
二、具体实现1. 单片机电路在本设计中，我们选择了AVR单片机，主要是因为其性价比高以及易于编程的特点。
使用单片机所需的周边电路如晶振、电源电路等，这里就不再赘述。
2. 操作界面我们选择了一个12864的液晶显示器，以及四个按键，分别为上、下、左、右。
通过这些按键来选择电流大小和操作模式等。
3. 甄别功放甄别功放主要是用来放大输出电流的，我们选择了OPA548T 作为甄别功放。
其最大音量及输出功率分别为24V和200W，应该足够满足在工业生产领域的需求。
4. 恒流稳压器稳压芯片使用的是LM317，它可以输出1.2V至37V的电压，并可以有一个电流稳定的输出。
在本设计中，我们将其设置为输出1A的电流。
并用一个调节电阻来实现输出电流的调节。
三、总结本文介绍了一种基于单片机的高性能数控恒流源。
它具有功能强大、精度高、控制方便等优点。
在工业生产领域中，它有着广泛的应用。
希望本文能够对大家在这一领域里的设计和实现提供一些启示和帮助。
数控恒流源的设计与制作
数控恒流源的设计与制作一，解析课题设计并制作一个数控恒流源电路，数控恒流源电路原理图如下图所示。
数控恒流源是指在给定的数字量控制下，负载电阻阻值在一定范围内调节变化时输出电流恒定不变，改变控制数字量，输出恒定电流不随负载改变。
二，设计原理四，单元电路元器件选择（1）计数器采用74HC161计数器。
74HC161的主要功能：1，异步清零功能：当CLR 的反为零时，不论有无时钟脉冲CLK和其他信号输入，计数器被清零，即Qd～Qa都为0。
2，同步并行置数功能：当CLR的反=1，LOAD的反=0时，在输入时钟脉冲CLK上升沿的作用下，并行输入的数据dcba被置入计数器，即Qd～Qa=dcba。
3，计数功能：当LOAD的反=CLR的反=ENP=ENT=1，当CLK端输入计数脉冲时，计数器进行二进制加法计数4，保持功能：当LOAD的反=CLR 的反=1时，且ENP和ENT中有”0“时，则计数器保持原来状态不变。
（2）驱动译码器采用74HC4511芯片。
74HC4511将输入BCD标准代码变换成驱动七段数码管所需的码信号，其中四线A～D为BCD码输入端，高电平有效，A为低位输入端，D为高位端，七段a～g输出高电平以驱动共阴极数码管发光。
LE为锁存控制端，高电平时能够锁存输入的BCD码。
LT为灯测试反相控制端，BI为消隐反相控制端。
（3）数模转换器DAC0832是采样频率为8位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）。
DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE;第二級锁存器称为DAC 寄存器，它的锁存信号为传输控制信号。
因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。
此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。
数控恒流源的设计与制作最终版
编号毕业设计（2013 届本科）题目：数控恒流源的设计与制作学院：物理与机电工程学院专业：电子信息科学与技术作者姓名：指导教师：职称：完成日期：2013 年月日二〇一三年六月目录河西学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 (1)河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 .................................................... 错误！未定义书签。
摘要 (2)Abstract (2)1 绪论 (3)1.1恒流源的意义及研究价值 (3)1.2恒流源的发展历程 (3)1.2.1 电真空器件恒流源的诞生 (3)1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类 (3)1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类 (3)1.3数控恒流源的研究现状和发展趋势 (4)2 系统设计 (5)2.1设计要求 (5)2.1.1 题目要求 (5)2.2 总体设计方案 (5)2.2.1 设计思路 (5)2.2.2 方案论证与比较 (5)2.2.3 系统组成 (8)3 单元电路设计 (8)3.1 单片机控制电路 (8)3.2 A/D接口电路 (9)3.3 D/A接口电路 (10)3.4 恒流源电路 (10)3.5 LCD显示电路 (11)3.6 系统电源电路 (12)4 软件设计 (13)4.1主程序 (13)4.2时基中断服务子程序 (14)4.3 A/D转换程序 (15)5 系统的抗干扰设计 (15)5.1 硬件抗干扰设计 (15)5.2 软件抗干扰设计 (15)6 系统测试 (16)6.1 数控恒流源实物图 (16)6.2 测试使用的仪器 (16)6.3 测试方法 (16)6.4 测试数据及结果分析 (16)7 结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表................................................. 错误！未定义书签。
一种0～2A数控可调恒流源设计
一种0～2A数控可调恒流源设计摘要：本文是一种0～2A电流输出的数控恒流源的电路设计，其数控MCU采用了AT89S52单片机，以运放放大器OP07作为控制端与大功率三极管TIP31构成的达林顿管组成恒流驱动输出，数模转换部分采用了十二位D/A芯片MAX532、模数转换部分采用十六位A/D芯片AD7715及高精度的采样电阻，可以实现1MA的步进可调。
本系统对于软件核心算法采用的是PID控制算法，其P、I、D的参数设置采用经验法。
最后本文对此恒流电源系统的主要性能参数进行了相关的测试，结果表示：系统性能稳定可靠。
关键词：数控恒流；单片机；PID算法0引言恒流源是让输出的电流趋于恒定不变的电流源，本文要设计的是一种基于单片机控制的直流恒流源，该设计由单片机控制系统、数模及模数转换模块、电源模块、恒流源模块、负载及键盘显示模块构成。
随着电子技术的不断发展，在现实生活中（如LED恒流）及实验的许多设备及接口电路中都普遍用到恒流电源，但是现如今市场上所销售的恒流电源在许多方面还存在着不足，比如精度不够高，稳定性不够好，带负载能力还不够这样的问题，这不仅仅影响着科学实验的进程，也影响着我们的生活质量的提高。
所以本课题就当前恒流源存在的问题，设计一款在稳定性和输出精度方面都比较好的直流恒流源，系统在达林顿管和运算放大器为基础的主体上，先由A/D转换器对输出信号进行采样反馈到单片机，再由单片机控制D/A转换器使得输出电压发生变化，从而使得电流恒定输出。
1硬件设计1.1系统框图本设计的是基于MCU51单片机控制的直流恒流电源,由MCU控制系统、A/D数模转换、D/A模数输出模块、恒流输出模块、电源供电模块以及负载等几个主要的模块构成，如图1所示：图1系统框图1.2恒流源电路设计图2恒流源主电路图大功率三极管TIP31构成达林顿管其控制端通过一个500Ω的电阻连接至运算放大器OP07的输出端，发射级连接一个采样电阻接地，然后将采样电阻电压采集端连接到A/D转换器，用于实现电流检测。
高效数控恒流源设计报告
高效数控恒流源设计报告一、引言数控恒流源（Numerical Control Constant Current Source）是一种广泛应用于电子设备和工业生产中的电源设备，主要用于稳定输出恒定的电流信号。
在很多应用场景中，对电流的精确控制和稳定性要求较高。
本文将介绍一种高效数控恒流源的设计方案，并详细讨论其工作原理、电路结构和性能指标。
二、设计方案2.1 工作原理数控恒流源的工作原理基于负反馈机制，通过对输出电流进行监测并与设定值进行比较，调整反馈回路中的控制信号，使输出电流保持在设定值附近。
典型的数控恒流源由四个主要部分组成：直流电源、电流检测电路、比较器和功率调节器。
2.2 电路结构本设计方案采用基本的电流控制回路，电路结构如下：电路示意图电路示意图主要组成部分包括：•直流电源：提供基准电压以供电路工作。
•电流检测电路：通过高精度电流传感器对输出电流进行实时监测，并输出检测信号。
•参考电流源：提供设定值参考电流作为比较器的输入。
•比较器：将检测信号与设定值参考电流进行比较，并产生误差信号。
•误差放大器：对比较器输出的误差信号进行放大，以提供足够的调节信号给功率调节器。
•功率调节器：根据误差信号的大小和方向，控制输出电流的大小和稳定性。
2.3 性能指标为了评估数控恒流源的性能，我们需要考虑以下指标：•稳定性：输出电流的稳定性是衡量数控恒流源性能的重要指标，要求输出电流在设定值附近波动幅度小。
•精度：指数控恒流源输出的电流与设定值之间的偏差程度，要求尽可能小。
•响应速度：数控恒流源对于设定值的改变能够快速响应并调整输出电流，要求响应速度较快。
•效率：数控恒流源的电能转换效率，要求尽可能高。
三、实验步骤3.1 集成电路选择和布局设计为了实现高效的数控恒流源设计，我们首先需要选择适合的集成电路并进行布局设计。
考虑到稳定性和性能需求，我们选择了XXX型号的集成电路，并根据电路结构进行布局设计。
3.2 元器件选型和连接根据设计方案，选择适合的元器件，并根据电路结构进行连接。
高效数控恒流源设计报告最终版
高效数控恒流源设计报告最终版本报告主要介绍了一种高效数控恒流源的设计方案，该方案采用了一种基于集成电路控制的恒流源电路，其具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，可以用于正负载电压变化大的场合，能够有效地提高恒流源的输出精度和稳定性。
本报告结合具体设计实例，详细介绍了该恒流源电路的设计原理、电路结构、参数选择等关键技术，以及在实验验证中的性能表现。
本文旨在为电子工程师和研究人员提供参考，供其在设计和应用过程中参考。
一、方案设计原理在电子设备中，恒流源作为一种重要的电源单元，通常用于需要稳定电流输出的场合，例如电池充电、LED 灯驱动、电流测量等等。
传统的恒流源通常采用电阻调节电流大小，但这种方式存在电流漂移大、电阻热耗大、温度漂移大等缺陷。
为解决这些缺陷，本设计方案采用了一种基于集成电路控制的电路方案。
该电路的基本原理是利用采样电阻将负载电流转化为一个电压信号，然后经过运算放大器等电路进行放大，再利用控制器对输出电压进行控制，以保证输出电流的大小。
其中，控制器可以选用数字型或模拟型，数字型采用微处理器或FPGA芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。
这种电路方案具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，能够满足大部分恒流源的应用需求。
二、方案设计细节1. 采样电阻的选取采样电阻是恒流源电路中的重要元器件之一，它起到将负载电流转化为电压信号的作用。
为保证其响应速度和精度，需要选用阻值尽可能小、精度尽可能高的采样电阻。
同时，为避免采样电阻过小导致的功耗过大和温度漂移过大，还需根据负载电流和制程工艺等因素进行合理的选择。
2. 运算放大器的设计由于采样电阻的阻值较小，其输出电压也相应很小，需要经过放大才能得到较大的量级。
因此，在电路中采用高精度的运算放大器进行放大，并对其负载容量、增益稳定等因素进行严格控制，以保证输出电压与输入电流之间的比值达到恒定。
3. 控制器的选取恒流源的控制器可以选择数字型或模拟型，其中数字型采用微处理器或FPGA 芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。
数控恒流源的设计与实现
数控恒流源的设计与实现数控恒流源是一种电子设备，它可以在恒定的电流范围内自动调节输出电流。
这种设备被广泛应用于电子、机械、光学、医疗等领域。
它具有精度高、效率高、可靠性强等优点。
下面，我们将详细讨论数控恒流源的设计与实现。
一、设计方案1.数控恒流源的工作原理数控恒流源的工作原理是利用电阻、电感和开关管等元件组成一个功率电路，通过对开关管的控制，来调节输出电流。
具体过程如下：①从外部输入一个控制信号。
②控制信号由微控制器或其他控制元件解码。
③解码器将控制信号转换为PWM信号。
④PWM信号控制开关管，使其按照一定的频率开闭。
⑤开关管在闭合瞬间，会将电源的电能存储在电感中。
⑥当开关管打开时，存储在电感中的电能会被释放，形成一定的输出电流。
（注：开关管的频率一般在几十KHz以上，这样可以减小开关管的体积，并提高效率。
）2.电路设计数控恒流源的电路设计需要考虑到以下因素：（1）电路的精度：为保证电路输出的电流精度，需要选择高精度的元件。
（2）电路的效率：在能满足精度要求的前提下，应尽量提高电路的效率，以减小体积和降低成本。
（3）电路的稳定性：电路需要在多种不同的工作条件下稳定地输出电流，因此需要在设计中考虑到各种因素的影响。
（4）电路的控制：为了保证电路的稳定和精度，需要采用数字控制技术，实现对电流的精确控制。
基于以上考虑，我们可以设计出如下电路：（1）控制电路：采用单片机或FPGA等数字控制芯片，实现对电路的精确控制。
（2）功率电路：由电源、电感、开关管、稳压电路等部分组成。
（3）反馈电路：通过反馈电路，实现对输出电流的精确测量和控制。
二、实现方法1.电路的制作电路的制作需要根据电路设计方案进行，选择合适的元件进行制作。
在制作的过程中需要注意以下几点：（1）元件的选取需要严格参照设计方案，要保证元件的精度、效率和稳定性。
（2）焊接需要仔细，避免焊接不牢固或损坏元件。
（3）在调试电路时，需要注意安全，避免电路损坏或对人身安全造成影响。
数控恒流源系统设计
数控恒流源系统设计数控恒流源系统是一种集数字控制和恒流源技术于一体的电子控制系统。
它主要应用于自动化生产线上的电子设备，能够实现对电子设备的稳定供电，从而保证设备的正常运转。
本文将详细介绍数控恒流源系统的设计方案、工作原理等内容。
一、设计方案1.系统组成数控恒流源系统由功率负载、分流器、电流检测器、控制器、电源及散热系统组成。
2.系统技术方案（1）分流器技术：分流器是指将输入电流分成不同的等份，以便控制其输出。
在数控恒流源系统中，分流器被用于分配电流。
分流器可以采用电阻、晶体管等器件构成，其中采用现代的导电聚合物技术制作的微型分流器更具有优势。
（2）电流检测技术：电流检测器可以实现对电流的精确检测和稳定输出。
它可以监测电子设备的电流信息，并纠正输出电流，确保恒流源输出恒定的电流。
（3）控制器技术：控制器是整个系统的核心部件。
采用先进的数字信号处理器（DSP）技术，可以实现对电压、电流的精确控制，确保系统稳定性。
控制器还提供了人机界面，可通过屏幕显示数字信息和交互指令。
3.系统特点（1）数控恒流源系统采用数字控制技术，具有稳定性好、响应速度快、精度高等特点。
（2）系统采用恒流源技术，能够实现输出固定的电流，从而保证电子设备正常工作。
（3）系统具有反馈控制功能，可以实时监测电流变化，从而自动调整电流输出。
二、工作原理数控恒流源系统的工作原理可以简单概括为三个过程：采样、比较和控制。
1.采样过程该过程是指通过电流检测器对电流进行采样。
检测器可以检测来自负载的电流信息，并将其转换成数值信号，提供给控制器进行处理。
采样周期一般越短，监测到的电流变化越精细。
2.比较过程该过程是指将采样到的电流值和系统设置的目标电流进行比较。
如果采样到的电流值与目标电流值相等，则直接通过恒流源源测出固定电流给负载；如果不相等，则控制器发出控制信号，调整恒流源输出的电流。
3.控制过程该过程是指控制器根据电流检测器采样到的实际电流值进行比较，对恒流源输出的电流进行调整。
一种数控恒流源电路的设计
一种数控恒流源电路的设计
0 引言
恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源，也称作稳流源或者电流源。
当前，数控恒流源的应用，随着电子技术的发展使用范围越来越广，在电子测量仪器、激光、传感技术、超导、现代通信等高新技术领域，恒流源都被广泛应用，且发展前景较为良好。
同时，也不仅局限于此，目前，急需迫切解决的工业需求是，数字化在工业生产中采集的模拟信号量，并将其作为控制信号的恒定电流，并参与到下一级生产的控制当中。
1 系统的结构与原理
变压整流、单片机控制部分、D/A 与A/D 转换电路、供电部分、显示器或键盘接口电路、恒流源电路等，本数控恒流源便由以上的几个部分组成。
该系统还能实现人机交流，主要是通过LED 数码管和小键盘来实现的，LED 数码管显示电流值以及一些相对应功能，而小键盘则可以实现人为的来控制恒流源输出，即当未小键盘控制下的状态时，用户的输入状态会被显示，而当为A/D 采样控制时，主要控制部分器件包括：模数转换芯片、键盘显示接口芯片、单片机、驱动芯片、8 位数模砖和芯片等。
核心的控制芯片采用AT89C51 通用单片机，主要因为其功能完备、性能较为稳定，具有较低的成本，是首选的小型控制系统核心控制芯片。
利用A/D 采样处理交由D/A 输出，可以在键盘与电路之间进行通信，而8279 管理键盘与电路，使得处理器的负担减轻，单片机的口线和时间被显示电路与键盘过多占用的问题，也能够得到结局。
系统总体框图(如图1)。
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数控恒流源的设计姓名：王有康学号：311108001621指导老师：张新良所在学院：电气工程与自动化学院目录一. 摘要 (3)二.任务要求 (4)三.系统框图 (5)四.电路设计 (6)4.1直流稳压电路 (6)4.2恒流源电路 (7)4.3主控电路模块 (9)4.4 AD转换模块 (9)4.5 DA转换模块 (10)五. 软件部分 (12)六.结论 (15)七.体会及总结 (15)附录一元件清单 (16)附录二参考文献 (17)一、摘要设计利用集成运放、场效应管对电流放大与单片机的自动控制来实现数控直流电流源。
系统有控制模块与恒流源模块组成。
控制模块使用STC89C51结合按键与1602液晶显示，实现对恒流源的数控和预设值的显示。
恒流源模块采用UA741与IRFZ44N组成的反馈放大电路实现对电流的放大。
控制到恒流源的信号转换采用DAC0832来实现；实测显示模块有ADC0804组成的显示电路来显示。
并使用自制电源进行供电我希望通过这次设计能够学会发现。
分析和解决工程实践问题的技能和方法，将所学知识综合应用于工程实践中，培养出严谨的科学态度和一定的实践技能、良好的工程意识。
关键词：STC89C51，恒流源，ADC0804，DAC0832，UA741，闭环控制。
二、任务要求设计并制作以DC-DC变换器为核心的数控恒流电源，电路框图如图1所示。
图1 电路框图要求：在输入电压U i为15V/DC(波动范围12V~18V)及电阻负载条件下，使电源满足：（1）输出电流I o可调范围：200mA～2000mA；最大输出电压U omax：10V；（2）U i从12V变到18V时，电流调整率S I ≤4%（I o＝1000mA，负载为5Ω的条件下测试）；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，负载调整率S R≤4%（U i=15V， I o＝1000mA，负载在1Ω～5Ω条件下测试）；（4）输出噪声纹波电流≤30mA（U i =15V，U o=10V，I o=2000mA）；（5）整机效率≥70%（U i=15V，U o=10V，I o=2000mA）；(6) 具有输出电流的测量和数字显示功能；(7) 其它；三、系统框图采用STC89C51单片机作为整机的控制单元，通过改变DAC0832的输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的栅极电压发生变化，间接地改变输出电流的大小。
为了使系统能够具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流转换成电压，并经过ADC0804进行模数转换，间接使单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。
此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
本方案的基本原理如图如下示。
液晶显示图2系统框图四、电路设计1.直流稳压电源电路本设计共用到电源有三种：即±12V 、+5V 。
可选用的有开关电源和稳压电源两种，由于开关电源的纹波系数比较大。
因此采用常用的稳压电源来作为整个系统的电源。
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图2所示：图3 电源方框及波形图整流和滤波电路：整流作用是将交流电压U2变换成脉动电压U3。
滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U4。
再通过稳压电路得到平直的直流电压U5。
因此该电源按常规设计，即用降压变压器把220V 市电变成较低的交流电，再通过整流桥将交流变为直流，并上电容滤波再接入78X 和79X 系列稳压块稳压，从而得到5V ，±12V 的电压源。
其中5V 电源采用半波整流，以减小7805的输入电压。
从而使得稳压快的功耗降低，发热量减小，保证电路的长时间工作。
电路原理图分别如图3和图4所示：AC+C9470u+C11100uC100.33uC12104Vin1Vout3G N D2U77805VCCD1DIODE图4 +5V ， 12V 电源2.恒流源模块：恒流源分为流控式与压控式，由于压控式易于实现，电路实现相对简单；因此本模块使用了压控式恒流源。
压控式恒流源可以有集成运放芯片与晶体复合管或场效应管来实现；但由于晶体复合管实现起来比较复杂，发热量相对MOS 管相对较大，性能参数相对MOS 管较差；因此本模块采用高精度集成运放芯片UA741与大功率场效应管IRFZ44N 相结合构成的恒流源。
压控恒流源是系统的重要组成部分,它的功能用电压来控制电流的变化,由于系统对输出电流大小和精度的要求比较高,所以选好压控恒流源电路显得特别重要。
恒流源是采用了电流反馈的方式来稳定电流的,下图是个典型的正向电流源,利用运放虚短的概念,使R3上的电压保持与V 一致，来获得一个I=V/R3的恒流源。
该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R3、负载电阻R4等组成。
电路原理图如图所示 ：1234D2BRIDGE1ACACVin1Vout3G N D2U97812Vin 1Vout 3G N D2U87912+C13470u +C14470u+C17100u+C18100uC150.33uC160.33uC19104C20104+12-12图5 恒流源电路调整管采用大功率场效应管IRFZ44N 更易于实现电压线性控制电流, 满足最大电流和电压线性电流化。
因为当场效应管工作于饱和区时,漏电流Id近似为电压Ugs控制的电流。
即当Ud为常数时,满足：Id=f（Ugs）,只要Ugs不变,Id就不变。
在此电路中,R3为取样电阻,阻值为10欧。
运放采用UA741作为电压跟随器,场效应管Id=Is(栅极电流相对很小,可忽略不计) 所以Io=Is= Ui/R3。
正因为Io=Ui/R3,电路输入电压Ui控制电流Io,即Io不随R4的变化而变化,从而实现压控恒流。
此电路中电流经过采样电阻转换为采样电压。
采样电压给运放的反相端，与基准电压V进行比较，对栅极电压进行调整，从而对输出电流进行调整，使整个闭环反馈系统处于动态平衡中，以达到稳定输出电流的目的。
如果输出电流增大，则采样电阻上的采样电压随之增大，反馈电压V 也增大，运放A1 反向端电压增大，而基准电压不变，运放A1 的输出电压(V正-V反）K（K 为运放A1 的开环增益）降低，栅极电压下降从而使电流减小。
3.控制电路和显示电路由于按键模块、液晶显示就是控制模块的细化模块；因此在电路设计、分析中把这几个模块在一起分析。
以STC89C51最小系统为核心，外加按键模块、液晶显示模块。
电路图如下：图6主控电路4.AD电路ADC0804连接电路如图所示。
其中，CS为片选信号，低电平有效，实验中接地处理；INTR为数据转换完成标志位（悬空不用）；读数字输出控制，低电平有效，实验中写模拟量输入控制，上升沿有效，接单片机P2.1，AD读控制接单片机P2.2。
输入模拟电压有VIN(+)和VIN(-)输入。
图7模数转换电路5.DA电路图8数模转换电路CS为片选信号，低电平有效，实验中接地处理；WR1写信号1，低电平有效，实验中接单片机P2.3；ILE 是允许锁存信号，高电平有效，接VCC ；WR1、CS 、ILE三者逻辑与后的负跳边沿，将数据线上的信息锁入输入锁存器；即利用WR1的高低电平的变化完成数据写入和锁存；XFER传送控制信号，低电平有效，接地；WR2写信号2，输入低电平有效，其有效时，传送控制信号XFER 将锁存在输入锁存器的8位数据送DAC 寄存器，接地处理；VREF ：基准电压输入端，可在-10V~10V 范围内调节，实验中只需要单极性电压输出，故此脚接VCC ；DI0~DI7：数字量输入端，实验中DA 数字量输入端接单片机P0口； Rfb ：DAC0832芯片内部反馈电阻引脚，实验中悬空。
IOUT1、IOUT2：电流输出引脚。
电流IOUT1、IOUT2的和为常数，IOUT1、IOUT2随寄存器的内容线性变化，实验中IOUT2接地，IOUT1接LM324放大器反相端，连接电路如图所示。
R 1R f+A∞u iu ou pR 2CI OUT2I OUT1R x图9考虑LM324放大器放大倍数及饱和电压的限制，实验中选择合适的电阻值，如121x R R R k ===Ω，8f R k =Ω，LM324的供电电压VC 接7V 以上电压。
五.软件部分根据实际的硬件电路，为了有效地减小纹波电流，用软件方法实现去峰值数值滤波，以减小环境参数对输出控制量的影响。
软件设计主程序流程图和闭环比较子程序流程图；电流设置子程序流程图；键盘中断子程序流程图。
分别如下图所示。
根据本系统的实际要求软件设计可分为以下几个功能模块：1.主程序模块流程图如图10所示主程序负责与各子程序模块的接口和检查键盘功能号。
2.闭环比较子程序模块流程图如图11所示通过调用闭环比较子程序得出实际值与设定值的差值，如果是实际值大于设定值则将原来的Ｄ/Ａ的入口数值减去这个差值再送去D/A转换，如果是实际值小于设定值则把原来的Ｄ/Ａ的入口数值加上这个差值再送去转换。
如果输出值与设定值仍然不一致，再将差值和设定值相加送D/A 转换，以逐步逼近的形式使实际值和设定值相一致后通过LCD把稳定的实际值显示出来。
而逐步逼近过程中的实际值不送显示因此减少了实际显示值的不稳定。
这也是结构化程序的要点（合理设置程序的顺序结构）。
图10 流程图图11六、结论由于采样电阻选取的是10欧的电阻，所以在测量的时候电流不能过大，最大的范围是0-240mA（以免功率过大绕坏电阻）；由于按键不够灵敏，所以在控制的方面不是太精确。
七、体会及总结经过这次的任务，我对闭环控制有了深刻的体会。
掌握了场效应管的工作原理，对数模转换和模数装换有了更深的了解。
在这次设计中我发现了，自己的编程还不够合理，接下来会在这方面完善下；模电和数电也要认真补充下能量。
遇见的问题：1.在画PCB过程中7812和7912的封装画错了，导致自己浪费了很长时间。
2.在这次试验中，由于功率比较大，所以散热问题和芯片布局也要好好考虑，可用散热片进行散热。
3.在用场效应管的时候源极采样电阻与接地的导线不易过长，影响测量的精确性。
4.由于实验的IO口不够用，自己又扩展了按键，以后可以用锁存器和编码器来减小IO口的使用。
5.为了更形象的显示DA输出的电压，自己又接个发光二级管。
附录I系统清单原件数量STC89C51 1 ADC0804 1 DAC0832 1 IRFZ44N 1 LM324 1 UA741 1 1602LCD 1散热片 4 7805 1 7812 1 7912 1电阻和导线等若干附录II参考文献参考文献1．康华光主编. 数字电路设计基础[第五版] . [M]北京：高等教育出版社，20062．艾永乐、付子义主编者. 模拟电子技术基础. [M]北京：中国电力出版社，20083．康华光. 电子技术基础模拟部分[第五版].[M]北京：高等教育出版社，2006。